如圖所示,擺長(zhǎng)為L(zhǎng)的單擺,當(dāng)擺球由A經(jīng)平衡位置O向右運(yùn)動(dòng)的瞬間,另一小球B以速度v同時(shí)通過(guò)平衡位置向右運(yùn)動(dòng),B與水平面無(wú)摩擦,與豎直墻壁碰撞無(wú)能量損失,問(wèn)OC間距離x滿足什么條件,才能使B返回時(shí)與A球相遇?
分析:單擺由靜止釋放后做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)半個(gè)周期的整數(shù)倍的時(shí)間時(shí),兩球再次相遇,求出B球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,再求解x.
解答:解:A、B相遇一定在O點(diǎn),B返回O點(diǎn)所用時(shí)間為t=
2x
v
,A到達(dá)O點(diǎn)時(shí)間為t=
nT
2
,
(n=1、2、3…)
所以
2x
v
=
nT
2
,T=2π
L
g

所以x=
1
2
nπv
L
g
(n=1、2、3…)
答:距離x滿足x=
1
2
nπv
L
g
(n=1、2、3…),才能使B返回時(shí)與A球相遇.
點(diǎn)評(píng):本題關(guān)鍵利用單擺的周期性和兩球運(yùn)動(dòng)的同時(shí)性,不能當(dāng)作特殊值求解,而認(rèn)為B球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為單擺半個(gè)周期.
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(1)小球到達(dá)最低時(shí)速度的大小及方向.
(2)小球到達(dá)C點(diǎn)時(shí)細(xì)線對(duì)小球拉力的大。ㄓ胢、g、L表示計(jì)算結(jié)果)

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